buck电路拓扑及其工作原理
buck电路拓扑及其工作原理
buck电路拓扑及其工作原理1. 引言在现代电子设备中，为了提供稳定的电源供应，经常需要使用直流电源转换电路。
Buck电路是一种常用的直流电源转换电路，可将高电压降低为所需的低电压。
本文将介绍Buck电路的拓扑结构以及其工作原理。
2. Buck电路基本结构Buck电路采用开关元件控制电能的传递，由以下几个基本组成部分构成：2.1 输入电源输入电源为Buck电路提供能量，可以是直流电源或者交流电源连接的整流电路。
2.2 开关元件Buck电路中常用的开关元件有MOSFET和二极管。
其中，MOSFET可将电能从输入侧传递到输出侧，而二极管则起到反向导电的作用。
2.3 能量储存元件能量储存元件用于储存和传输能量，常用的元件包括电感和输出电容。
电感在Buck电路中起到储能的作用，而输出电容则用于平滑输出电压。
2.4 控制电路控制电路用于监测输出电压，并根据需要调节开关元件的导通时间以控制输出电压的稳定性。
3. Buck电路工作原理Buck电路的工作原理可以分为两种工作状态：导通状态和截止状态。
下面将详细介绍这两种状态下的工作原理。
3.1 导通状态在导通状态下，MOSFET导通，电流从输入电源经过电感流向输出电容和负载。
此时，电感储存能量，输出电流为正。
3.2 截止状态在截止状态下，MOSFET截止导通，电流无法通过，此时，电感释放储存的能量，输出电流为零。
二极管反向导电，维持输出电路的稳定。
3.3 工作周期Buck电路在导通状态和截止状态之间不断切换，形成工作周期。
每个工作周期可分为导通时间和截止时间。
4. Buck电路工作原理的优势及应用Buck电路具有以下优势：4.1 高效性Buck电路采用开关控制，通过调节开关元件的导通时间，可以实现高效能量转换。
4.2 可变输出通过控制电路调节开关元件的导通时间，可以实现不同的输出电压。
4.3 稳定性控制电路监测输出电压，可以及时调整开关元件的导通时间，保持输出电压的稳定性。
三种基础拓扑(buck boost buck
0.275)
三种基础拓扑（buck boost buck
一，三种基础拓扑（buck boost buck-boost）的电路基础： 1，电感的电压公式 ＝ ，推出 ΔI＝V×ΔT/L 2，sw 闭合时，电感通电电压 VON，闭合时间 tON sw 关断时，电感电 压 VOFF，关断时间 tOFF 3，功率变换器稳定工作的条件：ΔION＝ΔIOFF 即，电感在导通和关断时， 其电流变化相等。那幺由 1，2 的公式可知，VON ＝L×ΔION/ΔtON ，VOFF ＝L×ΔIOFF/ΔtOFF ，则稳定条件为伏秒定律：VON×tON＝VOFF×tOFF 4，周期 T，频率 f，T＝1/f，占空比 D＝tON/T＝tON/（tON＋tOFF） →tON＝D/f ＝TD →tOFF＝（1－D）/f
12，电流纹波率 r＝ΔI/ IL＝2IAC/IDC 在临界导通模式下，IAC
＝IDC，此时 r＝2 见 P51
r＝ΔI/ IL＝VON×D/Lf IL＝(VIN－VO)×D/Lf IL
＝VOＦＦ×（1－D）/Lf IL＝VO×（1－D）/Lf IL
13，峰峰电流 IPP＝ΔI＝2IAC＝r×IDC＝r×IL
9，由 3、4 可得 D＝tON/（tON＋tOFF）＝VOFF/（VOFF VON） 由 8 可得：D＝VO/{（VIN－VO）＋VO} D＝VO/ VIN 10，直流电流 IDC＝电感平均电流 IL，即 IDC≡IL＝Io 见 5 11，纹波电流 IAC＝ΔI/2＝VIN（1－D）D/ 2Lf＝VO（1－ /2Lf 由 1，3、4、9 得， ΔI＝VON×tON/L
某型号的 DC-DC 集成电路输入电压范围是 4.7-16V，现在有个电路用它
来把 12V 转为 3.3V，最大输出电流是 2A。如果开关频率是 500KHZ，那幺
Buck工作原理分析，连续模式，断续模式
Buck工作原理分析，连续模式，断续模式Part01：Buck电路工作原理：图1-1 Buck电路拓扑结构Buck电路的拓扑结构如图1-1所示：（1） input接输入电源，既直流电动势；（2） IGBT1为开关管，可以选择以全控型开关管为主，对于高频状态多使用MOSFET,对于高电压状态，多采用IGBT（MOSFET或者IGBT由Buck电路具体工作情况决定）。
Buck变换器又称降压变换器，通过控制input侧直流电动势的供电与断电实现输出测的降压。
开关管的控制方式根据控制信号的不同主要又分为以下三种方式：a) 脉冲调制型：保持开关周期T不变，调节开关导通时刻ton，（PWM: Pulse Width Modulation）最常用，最容易实现b) 频率调制（调频型）：保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T.c) 混合调制：同时改变ton和T，使得占空比ton/T发生改变。
（3）电感储能，Buck电路中电感起到储能的作用，当开关管导通后，电源向电感充电；当开关管关闭后，电感经过二极管续流。
通常电感中电流是否连续取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。
（4）二极管为续流二极管，当开关管关断以后，为电感的能量提供续流通道。
（5）输出负载侧接负载，一般先经过电容滤波然后再接负载。
Part02：工作工程分析分析方法1：常规角度分析（时域分析）本次设计中，以MOSFET为例分析Buck电路的工作工程。
Buck 电路根据电感电流IL的连续与断续存在连续导通工作状态和非连续导通工作状态。
（1） CCM模式下：（Continuous Conduction Mode）连续工作模式当开关管导通时,等效电路如图2-2所示：图2-1 开关管导通时，等效电路图由图2-1所示，输入电源Vin向整个电路供电，电感电流增加，一开始，流过电感的电流小于负载电流IL，此时负载电流由电感和电容共同提供。
当电流逐渐增加到大于输出的平均电流的时候，电感电流为负载和电容提供能量。
Buck-Boost详解(最新整理)
1.2.1 运行于第一象限
这是指输出端电压平均值和电流平均值均为正的工作状态。
（0≤t≤DT） S1 及 S2 均导通，等效电路如
图 2(a)所示，输出电压 Uo 为 Ud，输入电流等于输出电流，输出电流线性增长，负载从电源吸取能量 。
(DT≤t≤T) S1 导通，S2 断开，D1 正偏续流，等效电路如图 2(b)所示，由于 S1 与 D1 导通，Uo 的值 Xiao Bian gives you a passage. Minand once said, "people who learn to learn are very happy people.". In every wonderful life, learning is an eternal theme. As a professional clerical and teaching position, I understand the importance of continuous learning, "life is diligent, nothing can be gained", only continuous learning can achieve better self. Only by constantly learning and mastering the latest relevant knowledge, can employees from all walks of life keep up with the pace of enterprise development and innovate to meet the needs of the market. This document is also edited by my studio professionals, there may be errors in the document, if there are errors, please correct, thank you!
开关电源拓扑之BUCK电路详解
Buck电路原理
上式中，对于Lc和D1 为固定值时，降压变换器的电流连续与否是由R = Vo/Io 值确定的。当R的欧姆值增大时，工作状态将从连续转化为不连续。另一方面 ，如果R和DTs 是固定的，则电感器的L<Lc 时，其工作状态由连续转化为不连 续。当Fs增大时，则保持开关变换器的连续状态工作的Lc降低。 从上图14、图15中可看到输入电流is是脉动的，与降压变换器的连续与否工作 状态无关。这个脉动电流，在实际应用中应受到限制，以免影响其他电器正常 工作。通常，电源Vs 和变换器的输入端之间会加上一些输入滤波器，这种滤 波器必须在开关变换器设计的早期阶段和建立模型过程就要预先进行考虑。否 则，在开关变换器与输入滤波器连接时，可能会引起意外的自激振荡。
+-
D
+
S
L2 C2
R
-
图6:Sepic
S
D
T
L
+
C
R
-
图8:单端反激变换器
开关电源拓扑概述
S1
D1
L
T
S2
D2
+
C
R
-
图9:推挽变换器
D1
L
C1
S1
T
D2
C2
S2
+
C3
R
-
D1
L
S1 S2
T
C
D2 S3 S4
图10:半桥变换器
+
R
-
图11:全桥变换器
之 开关电源拓扑介绍
Buck电路原理
Buck电路原理 Buck变换器又称降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳 压器。
源的主要组成部分是开关型DC_DC变换器，它是整个变换的核心。
BUCK电路解析全解
IL n
nTsVout L
IL n
18.ON時的集极峰值電流公式
由﹐Vin
LI p Dm a xTs
L Vin DmaxTs Ip
Pout
(
LI
2 p
)
2Ts
1 2
Vin
Dm
axI
p
Ip
2Pout
Dm V ax in
Ic
設Dm a x
0.4,
80% , 則I c
BUCK变换器
报告人：王同新
2004年1月
1.BUCK变换器的电路拓扑
图（b）所示的三端开关器件有三個端子﹕有源元件的端 钮，称为有源端﹐用a表示；无源元件的端钮，称为无源端， 用p表示；有源元件和无源元件相连接的端钮，称为公共端， 用c表示。公共端c与能量传递电感L相连．
2.BUCK变换器的工作原理
10.D2与电路参数的关系推导
Io
Vs Vo 2L
D1Ts (D1
D2 )
Vo R
得﹕1 1 Vs Vo 2L
1
M
Vo
RTs D1(D1 D2 )
得﹕M
D1
D1
D1
D1
K D2
D1 D2
D2＝
K D1＋D2
D2＝
D1 2
(
1＋
4K D12
1)
得﹕M Vo D1 Vs D1 D2 1
8.BUCK变换器DCM稳态分析
由电感电压伏秒平衡原理有:
(Vs Vo ) D1Ts Vo D2Ts
最新BUCK电路解析全解学习资料
13.Kcrit与M(D1)关系的图解
14.Buck變換器的优缺点
优点： 1 电路简单。 2 动态特性好。 缺点： 1 输入电流是脉动的，这将会引起对输入电源的电磁干扰，所 以在实际应用中常在电源与变换器之间增加一个输入滤波网络 2 稳态电压比永远小于1，只能降压不能升压； 3 开关晶体管发射极不接地．这将使其驱动电路复杂．
20.Forward變壓器体積
S LI mag B max
l I mag H max
0 e I mag B max
V olume
0
I2
e mag
L
B2 max
其中﹐
I mag
nT Vs out L
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8.BUCK变换器DCM稳态分析
由电感电压伏秒平衡原理有:
(V sV o)D 1 T sV oD 2T s
得: MVo D1 Vs D1D2
DCM模式下，BUCK变换器的稳态电压变比仍 永远小于1，但M不但与导通比D1有关，也与D2有 关，而D2取决于电路参数。
9.DCM主要参量的稳态波形
10.D2与电路参数的关系推导
BUCK电路解析全解
1.BUCK变换器的电路拓扑
图（b）所示的三端开关器件有三個端子﹕有源元件的端 钮，称为有源端﹐用a表示；无源元件的端钮，称为无源端， 用p表示；有源元件和无源元件相连接的端钮，称为公共端， 用c表示。公共端c与能量传递电感L相连．
M BUCK变换器稳态电压变比特性
D1 D2
1
1
4K
D
2 1
11.DCM与CCM模式的稳态电压变比曲线
12.DCM与CCM的临界条件
开关电源中常见变换器主电路拓扑
开关电源中常见变换器主电路拓扑1.1 Buck变换器Buck变换器又称降压变换器，Buck型电路拓扑由有源开关(功率MOSFET)、续流二极管D(或由同步整流开关代替)、储能电感L、滤波电容C组成。
其电路如图1-1所示。
电感和输出电容组成一个低通滤波器，滤波后电压以很小的纹波呈现在输出端。
图1-1 Buck变换器拓扑结构1.2 Boost变换器Boost变器又称升压变换器，其电路如图1-2所示。
改变降压变换器中元件的位置就可把它变成升压变换器。
在升压变换器中，开关管导通时在电感中有斜波电流流过。
当开关管断开时，电感中的电流必须保持流动，电感上的电压改变极性，使二极管正向偏置，并释放能量到输出端和输出电容器。
图1-2 Boost变换器拓扑结构1.3 反激变换器反激变换器又称Flyback式变换器，其电路如图1-3所示。
由于反激变换器的电路拓扑结构简单，能提供多组直流输出和升降范围宽，因此广泛应用于中小功率变换场合。
其结构相当于在Boost变换器中，用一个变压器代替升压电感，即构成了反激式变换器。
图1-3 反激电路原理图V1213T111423131211109867451516R12C1R14VZ112R11C5C6VZ212R9R1C10R18R13C8VD312R15VD112R7C3N1MC33262VFB1Comp2Multi3CS 4Z c d5G N D6Dri 7Vcc 8R10R19VD212C7R6VCC Vpfc,inVpfc,out 当开关晶体管VS 被驱动脉冲激励而导通时，Vin 加在开关变压器T 的初级绕组L1上，此时次级绕组L2的极性使VD 处于反偏而截止，因此L2上没有电流流过，此时电感能量储存在L1中，当VS 截止时，L2上电压极性颠倒使VD 处于正偏，L2上有电流流过，在VS 导通期间储存在L1中的能量此时通过VD 向负载释放。
反激式变换器工作波形见图 1-4。
图1-4 反激式变换器工作波形2.PFC 电路PFC 的英文全称为Power Factor Correction ，意思是功率因数校正。
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Buck电路拓扑及其工作原理
Buck电路是一种常见的降压转换器，也被称为降压型开关电源。
它可以将一个较高的直流电压转换为一个较低的直流电压，同时保持较高的效率。
Buck电路的拓扑结构是基于一个电感元件和一个开关元件。
下面是Buck电路的基本拓扑图示：
```
Vin ─────┬───────┐
││
─┼─┬─────┴─┬──Vo
│││
│││
Cin│L
│││
│││
─┴─┴───────┼─GND
││
GND GND
```
在这个拓扑中，Vin代表输入电压，Vo代表输出电压，Cin代表输入电容，L代表电感，以及GND代表接地。
Buck电路的工作原理如下：
1. 开关状态：当开关元件（通常是MOSFET）处于导通状态时，电感L储存能量，并将其传递到输出负载。
2. 关断状态：当开关元件处于关断状态时，电感L通过其自感性产生电压，并将这个能量转移到输出负载。
Buck电路的工作周期可以分为以下几个阶段：
1. 导通状态（开关打开）：开关元件处于导通状态时，输入电压Vin通过电感L传递到输出负载。
电感L储存能量，并将其传递到输出电容Cout。
2. 关断状态（开关关闭）：开关元件关闭时，电感L的自感性会产生反向电压，将能量转移到输出电容Cout和负载上。
这个阶段也被称为“放电”阶段。
通过控制开关元件的导通时间和关断时间，可以调节输出电压的大小。
通常使用PWM（脉
宽调制）技术来控制开关元件的导通和关断，以实现精确的输出电压调节。
总结起来，Buck电路通过周期性地切换开关元件的状态，将输入电压转换为较低的输出电压。
这种转换过程利用电感和电容储存和传递能量，实现了高效的降压转换。